Чтобы центробежный концентратор работал эффективно

В.В. Пелих —  директор по стратегическому развитию ООО «Сервис ТехноПром»

Центробежные концентраторы работают на обогатительных предприятиях уже не первый десяток лет, успешно справляясь с возложенными на них задачами. Однако опыт внедрения и эксплуатации концентраторов на некоторых предприятиях начинается с одних и тех же проблем, которые по какой-то причине повторяются от проекта к проекту. Специалисты компании «Сервис ТехноПром» поделились опытом, рассказав о наиболее распространённых проблемах, причинах их возникновения и о том, как можно предупредить эти проблемы на стадии проекта, и то, какие шаги можно предпринять, если эксплуатация уже началась.

Однако, прежде всего, внесём ремарку по положению дел на рынке центробежных концентраторов и есть ли проблемы в приобретении этой 
техники  сейчас.

Рынок производства центробежных концентраторов до недавнего времени можно было назвать стабильным и сформировавшимся. Лидирующие позиции здесь занимали две компании — обе не российские. Их оборудование многие годы приобретали российские  обогатители. «Сервис ТехноПром» в прошлом специализировался на сервисе зарубежных решений. По данным самой компании, 90% всех центробежных концентраторов, работающих в России, Казахстане, Армении, Кыргызстане, запускали и обслуживали инженеры, которые сейчас работают в компании «СТП». Они проводили аудиты, вели работы по модернизации оборудования, повышению производительности действующих агрегатов. Компания использовала накопленный опыт специалистов, запустив собственное производство, и сегодня у предприятия есть своя линейка оборудования. Таким образом, специалистов «СТП» смело можно называть экспертами по работе с центробежными концентраторами.

В настоящее время компания достаточно широко нарастила свои производственные мощности и освоила производство линейки центробежных концентраторов, грохотов и модулей интенсивного цианирования.

Центробежные концентраторы: сферы применения

Мы начали с того, что центробежные концентраторы активно применяют золотодобывающие компании, однако это — не единственная отрасль, где работает это оборудование.

Центробежные концентраторы (далее — ЦК) нередко являются элементом технологической цепочки обогащения руды, содержащей металлы платиновой группы. В этой индустрии работает меньшее число единиц, главным образом, потому что профильных предприятий на рынке не так много.

Также концентраторы успешно применяют предприятия, перерабатывающие полиметаллические руды с присутствием золота. Чаще всего речь идёт о золото-свинцово-цинковых или золото-вольфрамовых рудах, реже — рудах медных месторождений, где золото является попутным компонентом. 

В единичных случаях можно увидеть центробежные концентраторы на фабриках при оловянных, хромовых, вольфрамовых, свинцовых, серебрянных, цирконовых месторождениях.

Отдельным направлением работы агрегатов является очистка техногенных отвалов от ртути. 

Лабораторные исследования обогатимости руд с использованием центробежных технологий проводили ведущие НИИ России и мира, и, по данным «СТП», речь шла о намного более длинном перечне металлов, вплоть до экзотических. По многим направлениям НИИ имеют свои статистические наработки.

Чаще всего ЦК становятся элементом технологической цепочки на рудоперерабатывающих фабриках в циклах мельничного измельчения. Здесь основной задачей концентраторов является выделение только что вскрывшегося непереизмельченного золота до его попадания на следующий передел. Эта схема является наиболее распространённой на ЗИФ, и 70–80% всех ЦК работают именно на данном этапе.

Удельное извлечение от общего объёма ЗИФ в отдельных случаях составляет до 70 % из головы процесса.
Менее распространённый, но всё-таки встречающийся вариант — это применение концентраторов на сливе классификации на готовом классе. Такой подход наиболее характерен для ЗИФ, где для первичного обогащения/извлечения применяются только гравитационные методы. Обычно речь идёт о второй стадии гравитации.

Ещё одно возможное место установки ЦК — контрольная перечистка на хвостах флотации. Такое решение обычно реализуют на полиметаллических фабриках, где продуктом является коллективный или селективный концентрат.

Можно установить ЦК и на концентрате флотации для перечистки с целью выделения золота в «головку», чтобы «вытащить» его до основного цикла цианирования. Такая схема может быть реализована и на ЗИФ, и на ОФ там, где есть необходимость максимального отделения золотого концентрата от, например, медного.

Отдельным направлением применения центробежных концентраторов является переработка россыпного золота.

Необходимо подчеркнуть, и это важно учитывать при проектировании, что особенностью этого вида обогатительного оборудования является его очень высокая производительность. В «камере» ЦК объёмом не более 2 м3 может перерабатываться до 400 т руды в час, самые крупные машины с объёмом 4 м3 перерабатывают 1000 т/ч, приближаясь, таким образом, к насос-гидроциклонным установкам.

Именно по этой причине и подход в проектировании такой же, очень важно, чтобы эти узлы были доступны для довольно частого обслуживания, был прямой доступ кранового оборудования к каждому аппарату, были площадки для частичной разборки и чистки конусов, было место для доступа человека для осмотра.

Флюидизационная вода

Если говорить о проблемах, которые возникают при эксплуатации центробежных концентраторов, то самой распространённой из них следует назвать недостаточное качество воды, подаваемой на флюидизацию.

Для современных концентраторов с разрыхлением массообменного слоя подачей воды очень важно обеспечить минимальное количество механических примесей, а также твердых и органических частиц.

Качество воды, регламентируемое в требованиях для оборудования канадских производителей, было обозначено как 20 ppm твёрдых взвесей, а максимальный размер частиц не должен превышать 5 мкм. Такие требования существенно выше тех, что предъявляются для сальниковой воды шламовых насосов, и означают, что для работы концентраторов необходимо обеспечить источник воды питьевого качества. И если обеспечить водой 1–2 небольших концентратора возможно из скважины или иного источника пожарной или хозпитьевой воды, то фронт гравитации средней или крупной фабрики с ежечасным потреблением 300 м3/ч и более становится нетривиальной задачей. Безусловно, добиться таких показателей в условиях фабрики крайне сложно, но надо учитывать, что при недостаточно качественной водоподготовке (особенно при использовании оборотной воды) штатный фильтр концентратора будет часто загрязняться, флюидизационные отверстия концентрационного конуса — закупориваться. Логичным последствием станут аварийный останов оборудования и снижение эффективности процесса обогащения.

И здесь открывается дорога компромиссов, где с одной стороны — существенные капитальные и/или операционные затраты, с другой снижение КИО и эффективности гравитации.

Безусловно, наша базовая рекомендация — это обеспечение свежей водой из первичного источника заданного качества или же строительство специального отделения водоподготовки, что особенно актуально для тех фабрик, где уже в проекте заложен замкнутый водооборот. Хотя это и требует капитальных вложений, но стабильность работы и минимизация простоев окупит затраты. В России есть некоторое количество реализованных по такому принципу проектов, и в этих проектах мы фиксируем минимальное количество проблем и высокие показатели эффективности работы гравитации.

Однако, как мы уже обозначили, не всегда можно это предусмотреть. И здесь у нас появляется 2 наиболее распространённых источника оборотной воды: первое — это слив хвостового сгустителя ОФ, и второе — осветлённый слой прудка хвостохранилища.
Предпочтительно использовать слив сгустителя, но при условии его контролируемой работы. Стабильно работающий сгуститель будет давать воду, которую уже можно использовать для концентраторов, типичной проблемой будет «плавающая» щепа, довольно крупная и способная быстро забить штатный фильтр концентратора. Для большей уверенности мы рекомендуем ставить самоочищающиеся фильтры, которые способны бороться с щепой и небольшими проскоками твёрдого.

Однако многое зависит от эксплуатации сгустителя: его нештатная работа и массовое перетекание твёрдого в слив станет существенной проблемой, и в связи с этим всё же лучше иметь экстренный запасной источник воды (или отдельную буферную ёмкость) для нивелирования нештатных ситуаций.

Оборотная вода из осветлённого слоя пруда хвостов — также рабочий вариант, однако тут нужно правильно рассчитывать скорость осветления, ёмкость пруда, оборачиваемость воды. Кроме того, качество воды сильно зависит от сезонности, а именно — от изменения уровня хвостохранилища и примерзания понтонных насосов к нижним слоям пруда.

В этом случае также нужно иметь самоочищающиеся потоковые фильтры и дополнительные источники для смешивания воды или переходить на альтернативные источники при нештатных ситуациях.

Самоочищающиеся потоковые фильтры — отличное решение для стабилизации работы концентраторов. Установка сетки 100–200 микрон обеспечивает стабильную работу концентратора и не требует существенных вложений. Однако нужно хорошо понимать, что никакой фильтр не справится с загрязнением воды в 1% твёрдого по массе содержания взвесей.

Отдельно отметим химический состав воды. В целом, если вода напрямую не слишком кислотная, то химический состав мало влияет на ее применимость, и даже кислотность в большей степени будет влиять на срок механической эксплуатации частей. Но присутствие в воде кальцитов, особенно в комбинации с большим количеством механических взвесей, может приводить к усложнению работы концентраторов, особенно в периоды простоя, при появлении точек кристаллизации, образование накипи на внутренних поверхностях концентратора, в водяной рубашке, на конусе и в фильтре будет создавать проблемы. Вместе с тем своевременная чистка (в случае простоев) и постоянный поток снижают эту проблему. Мы в своей практике встречаем предприятия, которые стабильно работают на воде с высоким содержанием кальцитов.

В случаях, когда на флюидизацию идёт вода крайне плохого качества, обслуживать ЦК приходится ежедневно. Для этого опять же требуется останавливать концентратор, что напрямую влияет на наработку оборудования и на общее извлечение в гравитационном переделе в целом.

Именно поэтому предварительная водоподготовка является крайне важным и обязательным технологическим этапом даже тогда, когда количество взвешенных частиц в воде кажется нормальным.

Отсутствие необходимого объема воды или же намеренное уменьшение расхода для снижения обводнения последующих переделов и технологической схемы в целом также приведут к тому, что производительность концентратора снизится.

Стабильность и качество питания

Обеспечение обогатительного прибора стабильным по мощности, составу и плотности питанием — сама по себе задача понятная, и концентратор в этом вопросе — не исключение. Безусловно, концентратор не так чувствителен к этому, как, например, крупное емкостное оборудование, будь то флотация или отделение гидрометаллургии, но всё же скачки питания препятствуют формированию концентрационной постели в рифлях и сильно варьируют содержание целевого компонента в концентрате.

Но более важным в этом аспекте является распределение питания между концентраторами внутри фронта. Дело в том, что специфика применения концентраторов такова, что чаще всего, ввиду операционных особенностей, они работают в параллели — от двух до десятков машин, стоящих на одном питании, и равномерное распределение питания между машинами во фронте не является банальным.

Можно отметить, что разделение большого потока на два и более потоков осуществляется специальными устройствами — пульподелителями, которые представлены двумя основными группами — напорные и безнапорные, обе имеющие свои достоинства и недостатки. Устройство разделения потока, особенно в цикле измельчения с высокой крупностью и высокой плотностью, является именно специфичным изделием и не может быть заменено какой-то обычной ёмкостью с отверстиями или же магистральным трубопроводом с распределительными патрубками. Практика показывает, что недостаточно проработанные устройства создают массу проблем при эксплуатации и образуют сегрегацию по потокам, как по крупности, так и по плотности, не говоря уже об объёме.

В итоге мы получим какие-то перегруженные, а какие-то недогруженные по питанию концентраторы, механическая работоспособность которых, вероятнее всего, не будет нарушена, но как отдельно, так и в комплексе в процессе гравитационного обогащения эффективность извлечения снизится, т. е. при одном и том же потоке питания его равномерное и неравномерное распределение между концентраторами даст различные по извлечению показатели.

Обслуживание

Несмотря на то, что современный концентратор подразумевает наличие довольно развитой системы автоматического управления без участия человека, оборудование подлежит обязательному периодическому обслуживанию. Оно включает в себя чистку флюидизационных отверстий, сетчатого фильтра, втулок вывода илов, замену изнашиваемых элементов и профилактические осмотры состояния систем и механизмов.

Элементы концентратора подвергаются экстремальным нагрузкам во время работы (ускорение до 120–150 G), детали подвержены абразивному износу, так что несвоевременное обслуживание, отсутствие закрепленного обслуживающего персонала за оборудованием может привести к существенным поломкам и простоям.

Именно поэтому, как мы уже обозначали выше, для работы концентраторов должны быть организованы доступ для ГПМ и удобные площадки складирования и обслуживания конусов.

С точки зрения энергослужб и КИПиА, важным является размещение силовых шкафов в сухих электропомещениях, обеспечение качества воздуха (конденсат снижает наработку регулирующего клапана), содержание в чистоте КИП. Для примера, налипание материала на датчике скорости может привести к его повреждению шкивом. Кроме того, КИП нуждается в периодических ревизиях состояния.

И не забудьте, что для работы системы управления концентратора нужен воздух приборного качества с давлением не менее 6 атм! Приводы ЗРА — пневматические.

Напомним также о важности культуры эксплуатации. Часто встречается использование посторонних предметов для навигации по дисплею панели оператора, что логично приводит к повреждению сенсора.

В целом, центробежный концентратор — это оборудование, которое при своевременном и качественном обслуживании не создаёт никаких сложностей.

Таким образом, обогащение и металлургия — это серьёзные науки, которые отвечают на вопрос: каким образом почти эфемерное зерно целевого металла должно перейти из массы руды в осязаемый вид, возможно даже в слиток, наиболее экономически выгодным образом. И, говоря о концентраторах с точки зрения этих наук, мы можем лишь восхищаться тем, какой гигантский объём исследований, испытаний, тестов, расчётов и моделирования делают металлурги и обогатители, чтобы разработать именно ту технологическую цепочку, тот регламент, в которых центробежные концентраторы дадут наилучшее извлечение. И на том этапе, когда решены самые сложные принципиальные вопросы, когда найден лучший баланс между операционными затратами, качеством извлечения и надёжностью результатов, важно реализовать проектные решения таким образом, чтобы все задумки технологии и заданные показатели извлечения были реализованы в полной мере. Чтобы не были допущены досадные ошибки, которые на протяжении всего жизненного цикла фабрики мешали бы эксплуатации и постоянно создавали бы аварийные ситуации.

В рамках настоящей статьи невозможно раскрыть все частности и тонкости, ситуации, которые могут возникнуть, или особенности технологии, которые могут быть задуманы. Но мы хотели бы обозначить основные догмы, нарушения которых ведет к возникновению 95% всех проблем на фабриках и которые нужно соблюдать на этапе проектирования:
• Один в поле не воин — концентраторы — машины с периодическим действием, ставь всегда минимум 2 машины на поток;
• Вода — необходимый ресурс — по умолчанию закладывай в проект воду по максимальной границе паспортного диапазона, по нему же рассчитывай водно-шламовую схему;
• Качество воды — залог бесперебойной работы, заложи надёжную схему очистки, заложи резерв;
• Не забудь про воздух! — концентратор требует воздушной линии приборного качества, если на фабрике больше нет потребителей, заложи винтовой компрессор в состав поставки!
• Грузо-подъёмные механизмы — концентраторы должны иметь доступ сверху к полноценному крановому  оборудованию, и место временного хранения и обслуживания крупных узлов. Решение «цепная таль» над крышкой — серьёзная ошибка при проектировании, большая боль при эксплуатации, минус к извлечению и КИО.
• Зоны доступа и обслуживания — оставляй проходы возле концентратора, кроме обслуживания сверху нужен периодический доступ к ремню, узлу вращения, шкивам, датчикам, двигателю.
• Распределение питания — вопрос, требующий внимательной проработки, когда во фронте много машин, особенно в цикле измельчения. Простых решений по распределению пульпы быть не может, закладывай специализированные заводские пульподелители.
• Всегда закладывай защитный грохот! — допустимый класс, подаваемый на концентратор — максимум -6 мм, в практике -2 мм. Даже если по ККС грансостав питания 100 % -1 мм, защитный грохот должен быть предусмотрен в любом случае!
• Угол уклона трубы — концентратор — это прибор, работающий без давления, на плотной пульпе и чтобы на концентраторе не было переливов, закладывай трубы с уклоном и без подпора по диаметру.
• Угол уклона трубы разгрузки концентрата!!! Концентрат — это маломобильная субстанция, быстро отсекающаяся от воды, необходимо закладывать очень крутые углы труб слива концентрата.
• 3 метра — автоматизированный трубопровод не может стоять дальше 3-х метров от концентратора.
• Система обвода питания — концентратор — машина с периодической разгрузкой, байпас иногда бывает очень нужной опцией, особенно если прямо над ним стоит грохот, и при прочих равных, когда он есть, можно ее и не использовать, но пользы много.
• ЗИП — в поставку закладывай ЗИП, износ в концентраторе очень интенсивный, нужен запас по основным и изнашиваемым частям.

Особенности монтажных и пуско-наладочных работ

Приёмка оборудования на месте, монтаж и пусконаладка — важные этапы, от правильности выполнения которых зависят эксплуатационные показатели оборудования. Нередко монтаж выполняется по принципу «быстро собрать и приступить к следующему оборудованию», однако в таких сложных и требующих высокой квалификации сферах, как добыча полезных ископаемых, решающее значение имеет опыт. Часто заказчик принимает оборудование по комплектности без участия представителей производителя, монтирует и вводит его в эксплуатацию, не учитывая важных нюансов. Какие компоненты должны входить в поставку? В каком виде оно должно поступить? Каким образом планировалось разместить оборудование на обслуживающей площадке и интегрировать его в систему управления? Ошибки на любом этапе неизбежно приводят к последующим простоям, необходимости доработок или переделок, а также могут потребовать раннего ремонта, увеличивая затраты заказчика.

Таким образом, при проектировании и строительстве фабрик с центробежными концентраторами, а также в ходе их эксплуатации нужно учитывать ряд нюансов для эффективной работы и удобства обслуживания оборудования.

Компания «СТП», обладая значительным опытом, предлагает поддержку на каждом этапе — от базовых инженерных расчетов и подбора оборудования до его монтажа, обслуживания и модернизации.

664025, г. Иркутск, 
бульвар Гагарина 38, 
этаж 4, офис 434.
Тел. +7 (914) 900-02-90
E-mail: info@servicetp.ru
www.servicetp.ru

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 1/март 2025 г.